La actividad investigadora de la Dra. Castro Barquero se ha centrado en la evaluación de los efectos de la dieta mediterránea y sus componentes dietéticos en diferentes etapas de la vida, como el embarazo, el envejecimiento y en personas con alto riesgo cardiovascular y obesidad.

Realizó su doctorado en el Departamento de Medicina de la Universidad de Barcelona bajo la supervisión del Prof. Ramon Estruch. Posteriormente, obtuvo una Ayuda Margarita Salas para jóvenes doctores, con un año de estancia de investigación postdoctoral en la Fundació Privada per a la Recerca i la Docència Sant Joan de Déu, Esplugues de Llobregat, Barcelona. Actualmente, es investigadora postdoctoral en el Departamento de Nutrición de la Harvard TH Chan School of Public Health, en Boston, Massachusetts, gracias a la beca FUNDAME.

Ha publicado más de 50 artículos en revistas de alto impacto (14 como autora principal), y un capítulo de libro. Ha co-dirigido 2 tesis doctorales y varios Trabajos Fin de Master y Fin de Grado.